烟台大学《计算机控制课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《计算机控制课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在计算机控制技术中，系统集成是将各个子系统和设备整合为一个完整的控制系统的过程。这需要解决硬件接口、软件通信、协议转换等一系列问题。例如，在一个智能工厂的建设中，需要将生产设备、自动化仓储系统、质量检测系统等进行集成。以下关于系统集成的说法，错误的是：（）A.系统集成可以提高整个控制系统的效率和性能B.系统集成过程中需要充分考虑各个子系统的兼容性和互操作性C.系统集成只需要关注技术层面的问题，不需要考虑管理和组织因素D.良好的系统集成方案能够降低系统的维护成本和复杂度2、对于计算机控制系统中的数字控制器实现方式，以下哪种描述是正确的？（）A.数字控制器只能通过硬件实现，软件无法实现B.数字控制器可以通过硬件（如专用集成电路）、软件（在微处理器或计算机上运行的控制算法）或软硬件结合的方式实现。软件实现具有灵活性高、易于修改和升级的优点，硬件实现则具有速度快、可靠性高的特点C.数字控制器的实现方式对系统性能没有影响，可以随意选择D.数字控制器只能通过软件实现，硬件实现成本太高3、对于计算机控制技术中的自适应控制，在系统参数发生变化或存在未知干扰的情况下，以下哪种说法是最能体现其优势的？（）A.自适应控制能够根据系统的运行状态和环境变化，自动调整控制器的参数，以保持良好的控制性能，无需人工干预B.自适应控制需要大量的先验知识和精确的系统模型，否则难以发挥作用C.自适应控制在应对系统参数缓慢变化时效果较好，但对于突发的、剧烈的变化可能无法及时响应D.相比于传统的固定参数控制，自适应控制的计算复杂度高，实现成本高，因此在实际应用中应谨慎选择4、在计算机控制的食品加工生产线中，需要对温度、压力、湿度等多个参数进行协同控制。当不同参数之间存在相互影响和耦合关系时，以下哪种解耦控制方法能够有效地实现各个参数的独立控制？（）A.前馈补偿解耦B.反馈补偿解耦C.对角矩阵解耦D.以上都是5、在计算机控制系统的系统建模方法中，以下关于机理建模和实验建模的比较，哪种说法是不正确的？（）A.机理建模是根据系统的物理、化学、生物等原理，建立系统的数学模型，能够反映系统的内部结构和工作机理B.实验建模则是通过对系统输入输出数据的采集和分析，建立系统的数学模型，不需要了解系统的内部结构C.机理建模适用于对系统工作原理清晰、内部结构简单的系统进行建模，而实验建模适用于复杂的、难以用机理分析的系统D.机理建模的精度和可靠性高于实验建模，因此在系统建模中应优先选择机理建模，而尽量避免使用实验建模6、当设计一个计算机控制的智能交通系统时，需要考虑车辆流量的实时监测和控制。为了准确获取车辆信息并快速做出控制决策，以下哪种传感器和数据处理技术是至关重要的？（）A.激光传感器，测量车辆距离和速度B.图像识别技术，通过摄像头获取车辆图像并分析C.超声波传感器，检测车辆位置D.以上技术结合使用，多源数据融合7、在计算机控制系统的可靠性设计（ReliabilityDesign）中，以下叙述不正确的是（）A.可靠性设计旨在提高系统在恶劣环境和长时间运行条件下的稳定性和无故障工作能力B.包括硬件冗余、软件容错、故障诊断和自恢复等技术C.为了降低成本，可以适当牺牲系统的可靠性，只要在可接受的范围内即可D.可靠性设计需要在系统的设计阶段就充分考虑，不能在后期进行补救8、在计算机控制技术中，多变量控制系统的分析和设计具有一定的难度。多个变量之间可能存在耦合关系，需要进行解耦处理。例如，在一个化工反应釜的温度和压力控制系统中，温度和压力之间存在相互影响。以下关于多变量控制系统的说法，错误的是：（）A.可以通过矩阵运算等方法对多变量系统进行建模和分析B.解耦控制可以将多变量系统转化为多个单变量系统，简化控制设计C.多变量控制系统的稳定性分析比单变量系统更复杂D.多变量控制系统在实际应用中很少见，一般可以通过简化为单变量系统来处理9、当研究计算机控制系统的数字滤波（DigitalFiltering）技术时，以下哪种说法不准确？（）A.数字滤波是通过数字算法对输入信号进行滤波处理，去除噪声和干扰B.常见的数字滤波方法有中值滤波、均值滤波、卡尔曼滤波等C.数字滤波可以在硬件上实现，也可以在软件中通过编程实现D.数字滤波的效果完全取决于滤波算法的选择，与采样频率无关10、计算机控制技术在能源管理领域发挥着重要作用。以下关于能源管理中的计算机控制的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以实现对能源生产、传输和分配过程的实时监控和优化控制，提高能源利用效率B.能够对能源消耗进行精确计量和分析，为节能减排提供数据支持C.能源管理系统中的计算机控制可以与可再生能源系统集成，实现能源的综合利用D.能源管理中的计算机控制技术只适用于大型工业企业，对小型商业和居民用户没有作用11、在计算机控制技术的系统建模中，以下关于其方法和作用的描述，哪一个是恰当的？（）A.系统建模可以采用机理建模、实验建模或两者结合的方法。机理建模基于系统的物理和化学原理；实验建模通过输入输出数据辨识系统模型。建模的作用在于为控制系统的分析、设计和优化提供基础，帮助理解系统特性，预测系统行为B.系统建模是一项复杂且不准确的工作，对控制系统的设计没有实际帮助C.系统建模只需要在系统开发的初期进行，后续不需要更新和改进D.系统建模可以完全依赖数学公式，不需要考虑实际系统的特性12、在计算机控制系统的先进控制技术中，以下关于预测控制的描述，不正确的是哪一项？（）A.预测控制是一种基于模型预测、滚动优化和反馈校正的控制策略，能够有效地处理约束和多变量系统B.它通过预测未来一段时间内系统的输出，根据优化目标计算控制输入，并根据实际输出与预测输出的偏差进行校正C.预测控制模型的精度对控制效果影响不大，因为它具有较强的鲁棒性和自适应能力D.预测控制适用于工业过程中的慢时变、大滞后系统，能够提高系统的控制性能和经济效益13、在计算机控制的数控机床系统中，要实现高精度的加工，需要对刀具的运动轨迹进行精确控制。以下哪种插补算法能够在保证精度的同时提高加工效率？（）A.逐点比较法插补，简单直观B.数字积分法（DDA）插补，运算速度快C.时间分割法插补，适用于各种曲线D.样条插补，提供光滑的曲线轨迹14、在计算机控制系统的先进控制策略应用中，以下哪种情况更适合采用预测控制？（）A.对于简单的线性定常系统，控制要求不高的情况B.当系统具有大时滞、多变量耦合、约束条件等复杂特性，且对控制性能有较高要求时，预测控制能够通过预测未来的输出，提前进行控制决策，有效地克服系统的不确定性和复杂性C.预测控制计算复杂，不适合任何实际系统D.只要系统存在不确定性，就应该采用预测控制15、在计算机局域网组建中，关于网络拓扑结构的选择，以下描述不准确的是：（）A.总线型拓扑结构中，所有节点都连接在一条总线上，易于扩展，但故障诊断和隔离较困难B.星型拓扑结构以中心节点为核心，连接其他节点，具有易于管理和故障隔离的优点，但中心节点故障可能导致整个网络瘫痪C.环型拓扑结构中，节点依次连接形成环形，数据沿一个方向传输，传输效率高，但某个节点故障会影响整个网络D.树型拓扑结构是星型拓扑的扩展，层次清晰，适用于大型网络，但结构复杂，成本较高，且对根节点的依赖性强，根节点一旦出现故障，整个网络将无法正常工作16、当考虑计算机控制系统的采样过程（SamplingProcess）时，以下哪种说法是不正确的？（）A.采样是将连续的模拟信号在时间上离散化，得到一系列离散的样本值B.采样频率越高，越能准确地还原原始模拟信号，但会增加数据量和计算量C.香农采样定理指出，采样频率只要大于信号最高频率的两倍，就能无失真地恢复原信号D.采样过程不会引入任何误差，对控制系统的性能没有影响17、在计算机控制系统的多变量控制（MultivariableControl）问题中，以下叙述错误的是（）A.多变量控制系统具有多个输入和多个输出，控制关系较为复杂B.相比单变量控制，多变量控制需要考虑变量之间的耦合和相互影响C.解耦控制是解决多变量控制问题的一种有效方法，可以将多变量系统分解为多个独立的单变量系统进行控制D.多变量控制只在大型工业系统中存在，小型控制系统不会涉及18、在计算机控制技术中，关于数字控制器的设计方法，以下哪种说法是不准确的？（）A.数字控制器的设计可以基于连续控制系统的设计方法，通过离散化将其转换为数字形式。常用的离散化方法有前向差分法、后向差分法和双线性变换法等B.直接数字设计法是直接根据系统的性能指标和数字控制器的特点，在z域中进行设计，无需经过连续系统到离散系统的转换过程C.数字控制器的设计需要考虑系统的稳定性、准确性和快速性等性能指标，通过调整控制器的参数来满足这些要求D.数字控制器的设计一旦完成，就不能再进行修改和优化，即使系统的运行环境或控制要求发生变化19、有关计算机控制系统中的分布式控制系统（DCS），以下哪种描述是合理的？（）A.DCS系统结构复杂，成本高，不如集中式控制系统实用B.DCS采用分散控制、集中管理的架构，将控制功能分散到多个控制器中，通过网络实现信息共享和协调控制。它具有可靠性高、扩展性强、便于维护等优点，适用于大规模、复杂的工业过程控制。比如，在大型化工厂中，DCS可以对各个生产环节进行精确控制和集中监控C.DCS系统中的各个节点独立性差，一个节点故障会影响整个系统D.DCS系统已经过时，被新的控制系统完全取代20、关于计算机控制系统中的软件设计，以下对于实时操作系统的选择和应用的描述，哪一项是准确的？（）A.实时操作系统能够保证任务的实时性和确定性，在对时间要求严格的计算机控制系统中，应根据系统需求选择合适的实时操作系统，并合理安排任务的优先级和调度策略，以确保系统的稳定运行和及时响应B.实时操作系统对计算机控制系统没有帮助，使用普通操作系统即可C.选择实时操作系统时，只需要考虑其功能，不需要考虑资源占用和可扩展性D.任何实时操作系统都能满足计算机控制系统的要求，无需仔细挑选二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）说明计算机控制在玻璃制造中的应用。2、（本题5分）解释计算机控制系统中的无模型控制技术。3、（本题5分）解释干扰观测器的工作原理。4、（本题5分）阐述约束条件对控制系统设计的影响。5、（本题5分）阐述根轨迹法的基本原理和应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个计算机控制的角度速度波动控制系统，使角度速度波动在±1°/s以内。2、（本题5分）基于计算机控制技术，设计一个药厂药品生产过程中的温度、湿度和压力综合控制系统。3、（本题5分）针对一个食品加工生产线，设计其温度、湿度和加工时间的控制系统。4、（本题5分）针对一个啤酒厂的灌装生产线，设计其灌装量和封口质量的控制系统。5、（本题5分）针对一个化工厂的加氢反应过程，设计其反应压力和温度的控制系统。四、论述题（